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课程设计电气

《电气课程设计》课题任务书

系部：

专业：

指导教师：

课题名称

设计

内容及

要求

1、设计条件（原始参数、技术要求等；本栏填写不下可另加附页）

2、设计任务（方案、计算、编程、绘图、实验、测试等；本栏填写不下可另加附页）

3、设计要求（设计任务的量化要求及质量要求）

设计

工作量

1、设计电气原理图。

2、选择电气元件，制订元件目录表。

3、设计·····布置图和控制台面板布置图。

4、设计····安装接线图和控制台面板安装接线图。

5、列出参考资料目录。

6、编写设计说明，写出设计小结。

进度

计划

起止日期（或时间量）

设计内容（或预期目标）

备注

第1天

收集材料，方案论证

第2天

电气原理图的设计，元器件选型和计算，制订元件目录表

第3-4天

第5天

第6天

编写设计说明和使用说明书

成绩评定办法（评定考核项目、考核标准、所占比重）

参考资料

系（部）主管领导意见

年月日

课程设计说明书

1.泵车电气发展史

1.1简介

三一重工的泵车电气系统历经三代发展，其中杨控制单元从第一代“由继电器组成”到第二代：

“PLC+TD200”；再到目前的第三代“SYMC+SYLD”；电控柜内的中间继电器由片式继电器到OMRON继电器再到中央配电盒，显示器由TD200单色文本显示升级为SYLD高清液晶显示器，操作模式由复杂的菜单式操作演变为简单明了的钮子开关控制，整车线路由很多芯电缆改为专业厂家订制的线束，柜内由螺钉连接全部改为接插件连接。

三一新型泵车电气控制系统在国内首家采用工程机械专用控制器和汽车线束，使得控制系统的智能化程度、适应恶劣工况的能力大大提高。

同时，CAN总线技术的全面应用使整个系统浑然一体，较之传统的PLC控制系统，在简化布线的同时，也增强了系统的稳定性与可靠性，控制界面更加好，抗干扰能力更强。

本控制系统由核心器件工程机械专用运动控制器（SYMC专用控制器）与工业显示屏（SYLD液晶显示屏）加上操作元件和线路等组成。

2.重要元器件的介绍

2.1电路板

电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等组成，其主要分类为以下三种：

单面板Single-SidedBoards:

我们刚刚提到过，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。

因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板（Single-sided）。

因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交*而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。

双面板Double-SidedBoards:

这种电路板的两面都有布线。

不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。

这种电路间的「桥梁」叫做导孔（via）。

导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。

因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

多层板

在较复杂的应用需求时，电路可以被布置成多层的结构并压合在一起，并在层间布建通孔电路连通各层电路。

内层线路

　铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。

基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀等方法将板面铜箔做适当的粗化处理，再以适当的温度及压力将干膜光阻密合贴附其上。

将贴好干膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光，光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应（该区域的干膜在稍后的显影、蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂），而将底片上的线路影像移转到板面干膜光阻上。

撕去膜面上的保护胶膜后，先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除，再用盐酸及双氧水混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除，形成线路。

最后再以氢氧化钠水溶液将功成身退的干膜光阻洗除。

对于六层（含）以上的内层线路板以自动定位冲孔机冲出层间线路对位的铆合基准孔。

其中Multi-LayerBoards，为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。

多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。

　板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。

大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。

大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。

因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。

电路板的自动检测技术随着表面贴装技术的引入而得到应用，并使得电路板的封装密度飞速增加。

因此，即使对于密度不高、一般数量的电路板，电路板的自动检测不但是基本的，而且也是经济的。

在复杂的电路板检测中，两种常见的方法是针床测试法和双探针或飞针测试法。

三一电路板如右图：

上面电路板有继电器、电容、晶体管、插线口、电阻、芯片等等，它主要控制着泵车的油门和调速、或者是电路中电磁阀的得电与失电，以及各主要开关的接通与闭合等。

继电器在电路板中的作用是当电路中的电流通过时从而控制。

就是低压控制高压，小电流控制大电流。

电容在电路板中的作用：

1电力电缆并电容，矫正功率因数。

2单相电机电缆并电容，取得前移的电流，获得旋转磁场。

3三相电机电缆并电容，可能是要获得激磁电流，做为发电机用。

4继电器、电磁铁并电容，为了消除断电时产生的干扰。

5某些设备电源进口并电容，为了消除干扰（双向）。

6交流整流电路电源并电容，为了滤波。

7某些直流焊机并电容，为了储能。

8电子设备内部并电容原因很多：

消除干扰，滤波，储能，谐振，耦合，隔直，矫正频率，补偿，等等

主要利用电容的几个特性：

1电流超前2隔直3储能4电容两端电压不能突变

晶体管在电路中的作用：

改变信号频率的强弱

电阻在电路板中的作用：

它具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性。

广泛应用在耦合、隔直、旁路；滤波、调谐、能量转换和自动控制等电路中。

熟悉电容器在不同电路中的名称意义，有助于我们读懂电子电路图。

2.2中央配电盒

一．配电盒由熔断器、继电器、二极管、保险等组成。

1°熔断器：

QF1—总电源，允许电流30A；QF2—示宽灯，允许电流10A；QF3—示宽灯，允许电流10A；QF4—工作灯，允许电流10A；QF5—电源指示灯，允许电流7.5A；QF6—喇叭，允许7.5A；QF7遥控器电源，允许电流7.5A；QF8—六节臂辅电控柜电源，允许电流10A；QF9—主控制器电磁阀，允许电流15A；QF10—SYMC、SYLD、SYEB工作电源；QF11—维修操作盒电源，允许电流7.5A；QF12—小操作盒电源，允许电流7.5A；QF13—维修操作盒、温度传感器、液压油位传感器、支腿到位开关，允许电流7.5A。

熔断器的作用：

熔断器是短路保护器，主要进行短路保护或严重过载保护。

它主要由熔体和安装熔体的绝缘体组成。

使用时，熔体串接于被保护电路中，当电路发生故障时，熔体被瞬间熔断而分段电路，从而起到保护作用。

2°继电器：

KA1A—控制上装总部电源打开；KA1B—控制上装总电源打开；KA2—控制遥控接收器电源；控制遥控器紧停；KA5-1—紧停断开DT1；KA5-2—紧停断开旁通阀；KA5-3—紧停信号输入点；KAB-1—控制喇叭；KAB-2—控制喇叭；KA31—控制示宽灯；KA32—控制震动电机；KA9—控制发动机熄火。

继电器的作用：

主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。

鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。

3°二极管：

D1.二极管，允许电流3A；D2.二极管，允许电流3A。

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。

当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

4°保险：

深红色许电流7.5A；红色许电流10A；蓝色允许电流15A;绿色允许电流30A

通过这些控制器可以起到保护电路，也可以控制控制部分电器的开启，右边有两个插口、下端四个插口分别与线束配合，以便于电信的进与出，将一复杂的电路简单化。

二．配电盒的用途

1.便于管理，当发生故障时便于检修。

2.3SYMC

（1）SYMC主要功能

1°数据采集与输出：

包括开关量、模拟量和脉冲信号等；

2°控制功能：

包括顺序控制、逻辑控制、定时和计数等

3°数据处理功能：

包括基本数学运算、比较、对字节的运算、PID运算和滤波等

4°输入/输出接口调理功能：

具有A/D、D/A转换功能，通过I/O端口完成对模拟量的控制和调节：

5°通信、联网功能：

通过CAN通讯接口，可现实多个SYMC或SYMC与其他器件的联网、通讯。

（2）SYMC主要特点

1°国内第一款通用工程机械运动控制器；

2°使用IEC61131-3标准开发环境，支持五种开发语言；

3°提供超过90个独立输入输出端口；

4°多达44路大容量出口，直接驱动电磁阀工作；

5°高精度PWM电流反馈；

6°内置工业以太网支持；

7°集成两个CAN2.0接口；

8°高防护等级（IP67）、高可靠性。

（3）SYMC正面如图

正面左侧有两个小三角标志，左端大端子（34针）标记为A1，小端子（26针）标记为A2，右侧大端子（34针）标记为B1，小端子（26针）标记为B2，大小端子如图（小AMP端子）

（大AMP端子）

小AMP端子线号排列：

从左至右，第一排为1#—7#，第二排为8#—13#，第三排为14#—19#，第四排为20#—26#。

大AMP端子线号排列：

从左至右，第一排为1#—9#，第二排为10#—17#，第三排为18#—25#，第四排为26#—34#。

2.4主电控柜线束总成

线束的定义：

一组金属线和电缆绑在一起，运载设备之间来往的信号和电源的连接。

线束的功能：

在现代，线束特别多，电子控制系统与线束有着密切关系。

有人曾经打了一个形象的比喻：

如果把微机、传感器与执行元件的功能用人体来比喻，可以说微机相当于人脑，传感器相当于感觉器官，执行元件相当于运动器管，那么线束就是神经和血管了。

　　线束是电路的网络主体，连接的电气电子部件并使之发挥功能，没有线束也就不存在电路。

在目前，线束编成的形式基本上是一样的，都是由电线、联插件和包裹胶带组成，它既要确保传送电信号，也要保证连接电路的可靠性，向电子电气部件供应规定的电流值，防止对周围电路的电磁干扰，并要排除电器短路。

　　线束从功能上来分，有运载驱动执行元件（作动器）电力的电力线和传递传感器输入指令的信号线二种。

3.各工位装配

3.1一工位

①准备：

按物料清单准备物料及工具，并检查物料是否合格，工具能否正常使用

②线槽加工：

把线槽锯成34cm的2